专利名称：塑胶表面奈米粉体溶胶处理法的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，尤其是指一种将奈米粉体溶胶均匀涂布于被处理的塑胶材料(包括压克力、聚碳酸酯、聚乙稀、聚丙稀、聚苯乙稀、环氧树脂及聚氯乙稀等塑胶材料及相关产品)表面，经设定的处理程序后，在被处理物表面形成吸附良好的薄膜的方法。也即，本发明是一种利用设定化学处理程序，将奈米粉体溶胶均匀涂布于被处理塑胶材料表面，再经特定的后处理程序，使得奈米粉体溶胶转化成吸附良好而致密的保护薄膜，不但表面光滑，不易积垢，更可发挥提高透光度/抗静电/耐磨/耐刮/防紫外光穿透等作用。
背景技术：
塑胶材料(包括压克力、聚碳酸酯、聚乙稀、聚丙稀、聚苯乙稀、环氧树脂及聚氯乙稀等塑胶材料及相关产品)因具有成本低、易加工、质量轻、耐化性佳、形状多变等优点，在工业产品的应用极为广泛而普遍，其中又以具透光性的材料，如压克力、聚碳酸酯、聚苯乙稀等备受重视。特别是在电子产品方面，包括手机、光盘、个人数位助理机(PDAPersonal Digital Assistant)、携带式电子设备(Note Book Computer)等的应用，已成不可缺少的工业材料。
但是塑胶材料一般存在几项物性上的弱点，造成使用及推广上的限制及不便，这些缺失主要有下列几项1、透光度不良一般压克力透光度为90～92％，聚碳酸酯透光度为86～89％，聚苯乙稀则为83～85％，其透光度均为不良。
2、硬度不佳以铅笔硬度测试，一般压克力硬度为2H，聚碳酸酯硬度为HB，聚苯乙稀则为1H，其硬度低，使用寿命短，造成品质不良。
3、静电高一般塑胶材料极易产生及累积静电，故以塑胶材料制作的工业产品往往会造成使用者的不方便。
针对上述的缺失，目前的改善方式多在塑胶材料表面作表面覆盖处理，其处理材料可分两大类高分子薄膜及金属氧化物薄膜等两类。
高分子薄膜部份，包括欧洲专利WO 03/071315 A1(以聚酯树脂单体作表面覆盖后，加热聚合。)WO2004/010425 A1(以聚酯树脂单体作表面覆盖后，以紫外光照光聚合。)、美国专利U.S.Patent 5,568,466(以压克力单体作表面覆盖后，以紫外光照光聚合。)皆属此一大类，其所用方法及所用材料皆和本发明无相关性；而形成的保护层本质上仍为高分子聚合物，其性质和基材(塑胶材料)相同，故在硬度及耐磨性上改善有限，而其它相关物性，如防静电、抗紫外线等则无作用。金属氧化物薄膜部份，WO 03/100777 A1是将粒径100nm以下的二氧化硅微粒子(重量含量5～80％)配合紫外光聚合形高分子聚合物单体覆盖在光盘片上，照光后形成耐磨层，其所用材料、粒径分布及施工方式均和本案无关，而处理后的光盘片可提高硬度及耐磨性，但在防静电、抗紫外线等亦无作用。U.S.Patent 5,202,220所揭示的，以真空蒸镀方式将氧化铝、氧化锌、二氧化锡、二氧化铟(In2O3)、二氧化锑(Sb2O3)等蒸镀在光盘片上，其结果可改善光盘片的硬度、耐刮性及抗静电，但设备成本及操作成本高为其缺点，且由于被镀体形状的限制(如不易调整、变动，最好是对称或圆形)更成了推广的限制，而操作方法更和本发明完全不同。
发明内容
本发明是利用一系列的制程设定，将奈米粉体溶胶均匀涂布于已经过“前处理”的塑胶材料表面，并经设定条件的“后处理”程序，形成吸附良好而致密的保护薄膜，不但表面光滑，不易积垢，更可发挥提高透光度/抗静电/耐磨/耐刮/防紫外光穿透等作用。(可处理的塑胶材料包括压克力、聚碳酸酯、聚乙稀、聚丙稀、聚苯乙稀、环氧树脂及聚氯乙稀等塑胶材料及相关产品。)本发明所采取的技术手段内容包括前处理程序将待处理的塑胶材料依需要及材料性质置入个别的前处理液中，以形成表面改质，帮助表面涂布及后处理的进行；表面涂布程序将选定的奈米粉体溶胶溶液以选定的工具均匀涂布于已经过“前处理”的塑胶材料表面，并经过水洗、烘干的步骤，在塑胶材料表面形成一薄而均匀的涂布层；后处理程序将涂布完成的塑胶材料，以设定的温度程序烘烤，使得涂布层转化成均匀、致密而吸附良好的薄膜保护层。
藉由上述程序，本发明可以使得塑胶材料表面形成有均匀、致密而吸附良好的薄膜保护层，可发挥提高透光度/抗静电/耐磨/耐刮/防紫外光穿透等作用。
具体实施例方式
本发明是运用一序列设定的化工处理程序，将被处理的塑胶材料经由前处理、表面涂布及后处理等程序，使奈米粉体溶胶在塑胶材料表面形成均匀、致密而吸附良好的薄膜保护层，不但表面光滑，不易积垢，且具有提高透光度/抗静电/耐磨/耐刮/防紫外光穿透等作用。
本发明适用的塑胶材料包括压克力、聚碳酸酯、聚乙稀、聚丙稀、聚苯乙稀、环氧树脂及聚氯乙稀等塑胶材料。
其中，本发明的前处理程序主要是在被处理的塑胶材料表面进行表面改质，借着表面改质以提高表面微粗糙度及适当调整表面电性，表面涂布及后处理的进行；所使用的前处理剂为以适当的溶剂为基础，并依需要添加润湿剂及分散剂。
前述所使用的溶剂包括乙醇、异丙醇、己烷、环己烷、苯、甲苯、环己酮、醋酸、三乙基铵、三丙基铵、吡咯烷酮、甲基四氢吡咯烷酮等，所使用的溶剂浓度为3～100％。
前述所使用的分散剂乃是依需要加入，种类以聚乙二醇(PEG)或聚丙二醇(PPG)或壬基酚(NP)或天然醇为主，分子量在200～1000之间，添加量为10～5000ppm为宜。
前述的润湿剂则以辛酚(Octyl Phenol，OP)或油醇(OleylAlcohol)或绵羊油为主，分子量在200～3500之间，添加量为5～1000ppm为宜。处理时，可以涂抹、浸泡或喷洒等方式将前处理剂均匀附着于塑胶材料表面，其中浸泡的时间为20秒～30分钟，处理温度为10～90℃，经水洗、烘干后，即完成前处理程序。
本发明的表面涂布程序所使用的处理剂为以含二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化铝的奈米粉体溶胶溶液为主成份，其粒径分布为2～100nm(0.002μm～0.100μm)，含量为0.1％～30％，比表面积为10～500m2/g的范围，并依需要添加润湿剂及分散剂，其中润湿剂及分散剂的选用依奈米粉体种类而变，其成份及用量同前处理剂。由于表面改质后的载体电性，会和奈米粒子产生电性相吸作用，使得奈米粒子易于吸附；提高表面粗糙度的作用则大幅度提高载体的比表面积，使得吸附均匀、良好。处理方式是以涂抹、浸泡或喷洒等方式将处理剂均匀附着于塑胶材料的表面，经水洗、烘干后进行后处理程序(Post-treatment)。
本发明的后处理程序是依奈米粉体种类、颗粒大小及基材性质而变，烘烤温度范围自50℃～150℃，烘烤时间为30分钟～24小时。
经过上述处理的塑胶材料，表面会形成均匀、致密而吸附良好的薄膜保护层，不但表面光滑，不易积垢，而且在提高透光度/抗静电/耐磨/耐刮/防紫外光穿透等特性上有明显的改良。
实施例以下，举出实施例以说明本发明内容，但本发明的范围并不只限于此等的例子实施例一将5％异丙醇(IPA)水溶液(内含壬基酚(NP)分散剂，分子量在600～800之间，添加量为300ppm)以喷洒(Spray)方式喷涂在光盘(材质为聚碳酸酯)表面，经吹干后再以喷洒方式将二氧化钛奈米粉体溶胶溶液(其中二氧化钛含量为0.3％，粒径分布为2～20nm比表面积为200～500m2/g)喷涂在其上，经吹干后，以110℃温度烘烤2小时，即为成品。经过处理的光盘，铅笔测试硬度可达2H(一般为HB)，表面静电小于10V(一般静电约在500～4500V)，而抗紫外光穿透率更高达99％以上。
实施例二将手机上的视窗(材质为聚碳酸酯)浸泡于5％异丙醇(IPA)水溶液(内含壬基酚(NP)分散剂，分子量在400～600之间，添加量为200ppm为宜；润湿剂为辛酚(Octyl Phenol，OP)，分子量在200～500之间，添加量为500ppm)中1分钟，经水洗后浸入二氧化钛奈米粉体溶胶溶液(其中二氧化钛含量为0.3％，粒径分布为2～20nm比表面积为200～500m2/g)中，浸泡时间1分钟，取出后经滴水烘干后，以110温度烘烤2小时，即为成品。经过处理的视窗，其各种性质比较如下
表一手机视窗(材质为聚碳酸酯)处理前、后性质比较表。
由上表可知，经过处理的视窗，无论在透光度、硬度、耐磨、耐刮、防静电、耐溶剂及抗紫外光穿透率等物性功能均有明显改善。
实施例三将手机上的视窗(材质为压克力)浸泡于5％异丙醇(IPA)水溶液(内含壬基酚(NP)分散剂，分子量在400～600之间，添加量为200ppm为宜)中1分钟，经水洗后浸入二氧化钛奈米粉体溶胶溶液(其中二氧化钛含量为0.3％，粒径分布为2～20nm比表面积为200～500m2/g)中，浸泡时间1分钟，取出后经滴水烘干后，以70℃温度烘烤4小时，即为成品。经过处理的视窗，其各种性质比较如下
表二手机视窗(材质为压克力)处理前、后性质比较表。
由上表可知，经过处理的窗口，无论在透光度、硬度、耐磨、耐刮、防静电、耐溶剂及抗紫外光穿透率等物性功能均有明显改善。
实施例四将手机上的视窗(材质为压克力)浸泡于5％异丙醇(IPA)水溶液(内含壬基酚(NP)分散剂，分子量在400～600之间，添加量为200ppm为宜)中1分钟，经水洗后浸入氧化铝奈米粉体溶胶溶液(其中氧化铝含量为1％，粒径分布为10～40nm，比表面积为100～300m2/g)中，浸泡时间1分钟，取出后经滴水烘干后，以70℃温度烘烤4小时，即为成品。经过处理的视窗，其各种性质比较如下
表三手机视窗(材质为压克力)处理前、后性质比较表。
由上表可知，经过处理的视窗，无论在透光度、硬度、耐磨、耐刮、防静电、耐溶剂及抗紫外光率穿透等物性功能均有明显改善。
实施例五将手机上的视窗(材质为聚苯乙稀)浸泡于5％异丙醇(IPA)水溶液(内含聚乙二醇(PEG)分散剂，分子量在60～800之间，添加量为500ppm为宜)中3分钟，经水洗后浸入氧化锌奈米粉体溶胶溶液(其中氧化锌含量为3％，粒径分布为20～540nm，比表面积为100～200m2/g)中，浸泡时间1分钟，取出后经滴水烘干后，以70℃温度烘烤4小时，即为成品。经过处理的视窗，其各种性质比较如下
表四手机视窗(材质为聚苯乙稀)处理前、后性质比较表。
由上表可知，经过处理的视窗，无论在透光度、硬度、耐磨、耐刮、防静电、耐溶剂及防紫外光穿透率等物性功能均有明显改善。
权利要求
1.一种塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其包括前处理程序将待处理的塑胶材料依需要及材料性质置入个别的前处理液中，以形成表面改质，帮助表面涂布及后处理的进行；表面涂布程序将选定的奈米粉体溶胶溶液以选定的工具均匀涂布于已经过前处理程序的塑胶材料表面，并经过水洗、烘干的步骤，在塑胶材料表面形成一薄而均匀的涂布层；后处理程序将涂布完成的塑胶材料，以设定的温度程序烘烤，使得涂布层转化成均匀、致密而吸附良好的薄膜保护层。
2.如权利要求1所述的塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其中塑胶材料包括压克力、聚碳酸酯、聚乙稀、聚丙稀、聚苯乙稀、环氧树脂及聚氯乙稀等塑胶材料。
3.如权利要求1或2所述的塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其中前处理程序中所使用的前处理液是以适当的溶剂为基础，并依需要添加润湿剂及分散剂。
4.如权利要求3所述的塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其中该适当的溶剂包括乙醇、异丙醇、己烷、环己烷、苯、甲苯、环己酮、醋酸、三乙基铵、三丙基铵、吡咯烷酮、甲基四氢吡咯烷酮。
5.如权利要求3所述的塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其中润湿剂是以辛酚、油醇或绵羊油为主，分子量在200～3500之间，添加量为5～1000ppm为宜。
6.如权利要求3所述的塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其中分散剂种类以聚乙二醇、聚丙二醇、壬基酚或天然醇为主，分子量在200～1000之间，添加量为10～5000ppm为宜。
7.如权利要求4所述的塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其中溶剂浓度为3～100％。
8.如权利要求1所述的塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其中前处理程序的处理时间为20秒～30分钟，处理温度为10～90℃。
9.如权利要求1所述的塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其中表面涂布程序所使用的处理剂以含二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化铝的奈米粉体溶胶溶液为主成份，并依需要添加润湿剂及分散剂，奈米粉体溶胶溶液粒子的粒径分布为2～100nm，含量为0.1％～30％，比表面积为10～500m2/g的范围。
10.如权利要求1所述的塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，其中后处理程序的烘烤温度范围为50℃～150℃，烘烤时间为30分钟～24小时。
全文摘要
本发明是关于一种塑胶表面奈米粉体溶胶处理法，尤其是指一种将奈米粉体溶胶均匀涂布于被处理的塑胶材料表面，经设定的处理程序后，在被处理物表面形成吸附良好的薄膜的方法。即，本发明是一种利用前处理程序、表面涂布程序及后处理程序使得塑胶材料表面形成有均匀、致密而吸附良好的薄膜保护层，可发挥提高透光度/抗静电/耐磨/耐刮/防紫外光穿透等作用。
文档编号B05D3/00GK1733368SQ20041007041
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月2日 优先权日2004年8月2日
发明者陈忠诘 申请人:泉耀科技股份有限公司